JPH09239397A - メタン発酵制御方法 - Google Patents

メタン発酵制御方法

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JPH09239397A
JPH09239397A JP5432696A JP5432696A JPH09239397A JP H09239397 A JPH09239397 A JP H09239397A JP 5432696 A JP5432696 A JP 5432696A JP 5432696 A JP5432696 A JP 5432696A JP H09239397 A JPH09239397 A JP H09239397A
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JP
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vfa
methane fermentation
methane
ionized
acid
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Application number
JP5432696A
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English (en)
Inventor
Akira Matsunaga
旭 松永
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物を利用したメタン発酵タンク内での異
常発酵（システムフェイリュアー）が起こる兆候を早い
時期に察知して、適切な対策をとることができるメタン
発酵制御方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 メタン発酵タンク１１にｐＨ計１２と揮
発性有機酸の成分別測定器１３及び基質投入量制御手段
１５を設置して、液相ｐＨ値の測定及び成分別測定器１
３によって酢酸以外の非電離揮発性有機酸の測定を行っ
てから計算手段１４によって非電離の揮発性有機酸濃度
を求め、これを指標として該非電離揮発性有機酸濃度が
１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えないようにメタン発酵タ
ンク１１への投入基質量を制御するようにしたメタン発
酵制御方法を提供する。更に請求項２により、ｐＨ制御
手段により前記指標に基づいてメタン発酵タンクのｐＨ
を制御するようにしたメタン発酵制御方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機性の廃水及び廃
棄物のメタン発酵制御方法に関し、特にはメタン発酵タ
ンク内液相のｐＨと、成分別揮発性有機酸濃度を測定し
て酢酸以外の非電離揮発性有機酸濃度を算出し、これを
指標として制限濃度以下になるようにメタン発酵タンク
への基質投入量又はｐＨ値を制御するようにしたメタン
発酵制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機性の廃水及び廃棄物を嫌気性処理に
よってメタン発酵を行う方法において、有機物の過負荷
とか水理学的滞留時間（ＨＲＴ）の過度な短縮及び毒物
の流入などの原因によって異常発酵（システムフェイリ
ュアー）が起きることがあり、このような場合はメタン
ガス発生量の減少とともに揮発性有機酸（以下ＶＦＡと
略称する）濃度が上昇し、ｐＨは低下することが多い。
上記の異常発酵が起きた場合には、早急に対処しないと
事態は悪化する一方になり、且つ回復するまでに長時間
を要することが多いので、異常発酵が起こる兆候を早い
時期に察知して適切な対策をとることが肝要である。
【０００３】上記に関して、文献「嫌気性プロセスの動
的挙動および安定性−プロピオン酸蓄積に及ぼす水素の
影響について」（用水と廃水，３０，１１，ｐ３３〜３
８，１９８８，井手慎司）には、メタン発酵のシステム
フェイリュアーの前兆として気相の水素濃度が上昇する
現象を利用して、この気相の水素濃度を指標とした制御
方法が提案されている。
【０００４】又、メタン発酵のシステムフェイリュアー
が起きた場合、ｐＨの異常が観察されることが多いこと
と、測定が容易であることからｐＨ測定は一般に行われ
ている。しかしｐＨの異常はシステムフェイリュアーの
結果として起きるものであり、ｐＨ異常を検出した段階
では既に手遅れである場合が多く、ｐＨのみを指標とし
た制御はメタン発酵制御方法として有効であるとはいえ
ない。
【０００５】一方、メタン発酵のシステムフェイリュア
ーの主要な原因として、非電離ＶＦＡのメタン生成菌に
対する阻害作用が報告されている。（例えばKroecker.e
tal:Water.Pollu.Control.Fed.,51,p718〜727,1979，又
はDuarte and Anderson: Water.Sci.Technol.,14,p749
〜763.1982を参照） 上記の報告を要約すると以下の通りである。Kroecker.e
talによれば、非電離ＶＦＡの阻害性は３０〜６０（ｍ
ｇ／ｌ）で現れると述べており、Duarte and Anderson
によれば、非電離ＶＦＡ濃度は１０（ｍｇ／ｌ）におい
てメタン生成は５０％阻害されると述べている。これら
の報告以外にもプロピオン酸は酢酸よりも毒性が強く、
非電離型と電離型の両方を合わせた総プロピオン酸濃度
が１０００（ｍｇ／ｌ）でもメタン生成を阻害するとい
う報告もある。
【０００６】しかしながら一方ではプロピオン酸濃度が
１００００（ｍｇ／ｌ）でも阻害されないという報告も
あるため、非電離ＶＦＡの毒性については明確に一致し
た見解が得られていない。そのために非電離ＶＦＡ濃度
を指標としたメタン発酵の制御方法は実現されていない
のが実状である。
【０００７】その他のメタン発酵の制御方法として、メ
タン菌数，Ｆ420，ＡＴＰなどを測定してこれらを指標
とする方法もあるが、これらの因子の測定技術は未完成
であり、仮に測定精度が高くなり、測定時間が短縮され
ても計測値からメタン発酵の正常と異常をどのようにし
て区別するのかという問題が残る。更に前記測定項目で
あるメタン菌数，Ｆ420，ＡＴＰは微生物濃度に関係し
ており、微生物濃度の微小な変化を検出してもシステム
フェイリュアーと関連付けることは困難であるものと推
察される。
【０００８】ここでメタン発酵について簡単に説明する
と、メタン生成に直接関わるメタン生成菌は、酢酸又は
水素と二酸化炭素を基質にしており、これ以外の基質は
加水分解と有機性生成を経て酢酸，水素，二酸化炭素等
を生成してからメタン化される。ある種のメタン生成菌
はメタノールを直接資化してメタンを生成することが知
られている。
【０００９】本出願人は先に特願平６−３２４１５９号
により、有機性廃棄物及び廃水を嫌気性処理する際に、
反応槽への原水投入量の指標として、有機物・酢酸資化
性メタン細菌負荷という制御因子を求めて、この制御因
子が適正範囲にあるように原水の流量を調節するように
した嫌気性処理の制御方法を提案した。更に特願平７−
２６６５５５号により、基本培地に汚泥消化槽から採取
した汚泥と種汚泥としての消化汚泥を加え、これに基質
としてエタノールを添加し、更に重炭酸ナトリウムを添
加しｐＨを調整してから適宜の温度条件下でメタンを発
生させるようにしたエタノールを基質としたメタン発酵
方法を提案した。上記ｐＨ条件は５.８〜６.５に調整し
た。
【００１０】これを簡単に説明すると、一般に嫌気性処
理の諸方式における基質投入量の制御は、ＨＲＴ（水理
学的滞留時間）と有機物容積負荷によって行われる。但
し固形物含量が低い場合には、有機物容積負荷の代わり
にＴＯＣ（総有機炭素量），ＣＯＤ（化学的酸素要求
量），ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）等の容積負荷が
用いられる。
【００１１】上記の特願平６−３２４１５９号によれ
ば、反応槽に付設された酢酸資化性メタン細菌濃度測定
手段の測定値に基づいて、式を用いて有機物・酢酸資化
性メタン細菌負荷が計算され、この結果から反応槽に対
する原水流量の最適な制御が実施される。特に上記有機
物・酢酸資化性メタン細菌負荷が適正な範囲に入らない
場合には、適正な範囲に入るような原水の流量を計算に
より求めて、原水ポンプの流量を調節する制御が実施可
能となる。
【００１２】又、特願平７−２６６５５５号によれば、
基質としてエタノールを添加し、更に重炭酸ナトリウム
ＮａＨＣＯ3を添加してｐＨを調整することにより、エ
タノールを基質としたメタン発酵においてｐＨ５.８程
度の低ｐＨ条件でも正常なメタン発酵を進行させること
が可能となり、重炭酸ナトリウムを添加することによっ
て水素と炭酸ガスからのメタン生成が促進されるととも
に、エタノールからのＶＦＡ生成を促進する作用が得ら
れる。更にメタノールを基質としてｐＨ５.０で馴養し
た培養液を種汚泥として、エタノールを基質としてｐＨ
が５.８，６.５という比較的低ｐＨ条件下においてメタ
ン発酵を行うことにより、非電離ＶＦＡに対する耐性が
高い酢酸資化性メタン生成菌を集積培養することができ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前記したようにメタン
発酵の異常を早期に検知してシステムフェイリュアーを
防止する制御方法として、現状では非電離ＶＦＡを測定
し、この非電離ＶＦＡ濃度を指標としてｐＨや基質投入
量を制御する方法が有望であるものと考えられる。この
非電離ＶＦＡ濃度は液相ｐＨとＶＦＡを測定すれば計算
によって求めることができる上、両者ともに自動測定が
可能であるという利点がある。
【００１４】現在ＶＦＡの計測は、酸，塩基滴定法によ
って総ＶＦＡを測定する方法が行われている。更にイオ
ンクロマトグラフィーによりＶＦＡを成分別に測定する
ことが可能であり、自動化した測定器も開発されてい
る。
【００１５】非電離ＶＦＡ以外にも長鎖脂肪酸も阻害性
があることが知られており、嫌気性分解の過程で長鎖脂
肪酸が中間生成物として生成する可能性がある基質、例
えば炭化水素とか脂肪、蛋白質などの複合基質を用いた
メタン発酵においては、長鎖脂肪酸がメタン生成菌を阻
害する。そのために長鎖脂肪酸が生成しない基質を用い
たメタン発酵系において、非電離ＶＦＡの阻害性につい
て検討することが望ましい。
【００１６】従来の学説によると、非電離ＶＦＡはメタ
ン生成菌に対する阻害作用が１０〜２０（ｍｇ／ｌ）で
現れ、非電離プロピオン酸は非電離酢酸よりも阻害作用
が強いと言われている。このプロピオン酸は難分解性を
持ち、メタン生成菌はプロピオン酸を基質として直接利
用することができない。
【００１７】又、ＶＦＡの成分別に阻害性の強弱がある
ことが当然予想されるが、この点に関する従来の研究報
告をみると非電離のプロピオン酸がその他のＶＦＡに比
較して阻害性が強いという報告と、これを否定する見解
とが共存する。プロピオン酸以外の各種のＶＦＡの阻害
性についても定説はないものと思われる。
【００１８】以上の観点から非電離ＶＦＡ濃度を指標と
したメタン発酵システムの制御においては、非電離ＶＦ
Ａの阻害性を明確にする必要性がある。
【００１９】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって、メタン発酵タンク内液相のｐＨと成分別揮発
性有機酸濃度から酢酸以外の非電離揮発性有機酸濃度を
算出し、これを指標としてメタン発酵タンクへの基質投
入量又はｐＨ値を制御することにより、異常発酵（シス
テムフェイリュアー）が起こる兆候を早い時期に察知し
て適切な対策をとることができるメタン発酵制御方法を
提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、先ず請求項１により、メタン発酵タンク
にｐＨ計と揮発性有機酸の成分別測定器及び基質投入量
制御手段を設置して、液相ｐＨ値の測定及び成分別測定
器によって酢酸以外の非電離揮発性有機酸の測定を行っ
てから計算手段によって非電離の揮発性有機酸濃度を求
め、これを指標として該非電離揮発性有機酸濃度が１５
〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えないようにメタン発酵タンク
への投入基質量を制御するようにしたメタン発酵制御方
法を提供する。
【００２１】更に請求項２により、メタン発酵タンクに
ｐＨ計と揮発性有機酸の成分別測定器及びｐＨ制御手段
を設置して、液相ｐＨ値の測定及び成分別測定器によっ
て酢酸以外の非電離揮発性有機酸の測定を行ってから計
算手段によって非電離の揮発性有機酸濃度を求め、これ
を指標として該非電離揮発性有機酸濃度が１５〜２０
（ｍｇ／ｌ）を越えないようにメタン発酵タンクのｐＨ
を制御するようにしたメタン発酵制御方法を提供する。
【００２２】かかるメタン発酵制御方法によれば、廃棄
物を嫌気性処理によってメタン発酵させる際の有機物の
過負荷とかＨＲＴの短縮もしくは毒物の流入等に起因す
るシステムフェイリュアーを非電離の揮発性有機酸濃度
の変化から早期に察知して、投入基質量の制御及び液相
ｐＨ値の制御等の対策をとることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかるメタン発酵制
御方法の具体的な実施例を説明する。本実施例では先ず
メタン発酵における非ＶＦＡの阻害性を明確にすること
を目的として、各種ＶＦＡまたは低級アルコールを基質
としてメタン発酵時のｐＨ依存性の試験を実施した。
【００２４】図３は本実施例にかかるメタン生成菌の培
養に用いた実験装置の概要図であり、１はプラスチック
等で構成された水槽であって、この水槽１内には投げ込
みヒータ２が配備されている。尚、水槽１の容積は２０
リットルとした。
【００２５】上記水槽１の両端にまたがって２本の支持
棒４，４が設置され、この支持棒４，４に一端部が連結
された紐５，５の他端部が容積１リットルの細口ビン
３，３に連結されており、合計６本の細口ビン３，３が
水槽１内に浸漬されている。７は洗気ビン、８はガスホ
ルダであり、このガスホルダ８にはガスの上下動を測定
するスケール９が配備されている。
【００２６】かかる装置によれば、細口ビン３，３は水
槽１中の水に浮いており、投げ込みヒータ２によって水
槽１内を後述する温度条件に保ちながら細口ビン３，３
内に汚泥と培地を入れてインペラーによって撹拌するこ
とにより、各細口ビン３，３が揺動してガスが発生す
る。
【００２７】これによって発生したガスは、各細口ビン
３，３の上部のガス出口からガス導管６，６を通過して
１Ｎ−ＮａＯＨを満たした洗気ビン７を通り、ＣＯ2が
除去されたガスがガス導管１０を通過してガスホルダ８
に貯留される。そしてガスホルダ８の上下動をスケール
９で読み取り、メタンガス発生量を算出する。
【００２８】培地としては表１に示す組成を持つ基本培
地を用いた。
【００２９】
【表１】
【００３０】実際にはこの１０倍濃度の培地を作り、こ
れをストック溶液として使用の都度１０倍に希釈して用
いた。
【００３１】先ず第１実施例の説明を行うと、基質とし
てのＶＦＡはギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸を用
い、低級アルコールとしてはメタノールとエタノールを
用いた。そして嫌気性消化を行っている汚泥を汚泥消化
タンクから採取し、室温下で保存してある消化汚泥を種
汚泥として、この種汚泥の２５０ｍｌと基本培地５００
ｍｌを上記細口ビン３，３に入れ、１Ｎ，ＨＣｌ又は１
Ｎ，ＮａＯＨを用いてｐＨを７.３，６.５，５.８，５.
０に調整して培養を行った。
【００３２】実験期間中は水槽１内の温度は３０℃に設
定し、１日〜２日に１回程度メタン発生量とｐＨの測定
及びｐＨ調整とメタン発生速度の測定を行った。又、適
時に培養液を少量採取して濾紙を用いて濾過し、濾液を
採取してイオンクロマトグラフィによりＶＦＡ（揮発性
有機酸）濃度を測定した。
【００３３】基質の投入は同一基質では原則としてｐＨ
に関係なく同じとし、時間の経過とともに１回当たりの
投入量を増加させるようにした。そして各種基質毎に最
高メタン生成速度を算出してこれを１００％として各ｐ
Ｈにおけるメタン生成速度を百分率で表した。ＶＦＡを
基質とした場合には、メタン生成速度の外にＶＦＡ分解
速度を算出して、最高ＶＦＡ分解速度との比を百分率で
表した。更にプロピオン酸が残留している系にギ酸又は
酢酸を添加した場合も実施した。
【００３４】非電離ＶＦＡは酢酸イオンと非電離の酢酸
の存在比が下記の（１）式で現されるｐＨの関数である
ことを利用して、先ずｐＨからこの存在比率を計算し、
これにＶＦＡ濃度を乗じることによって計算した。 但しプロピオン酸と酪酸、吉草酸などは酢酸とｐＫの値
が近似しているので、この方法で計算できるが、ギ酸は
強酸であるため、ｐＨが５〜７の範囲では非電離型は存
在しないものと考えられる。
【００３５】上記（１）式を用いて算出した遊離酢酸
（非電離）と酢酸イオン（電離）の存在比率及びｐＨ依
存性の関係を図４に示す。
【００３６】以下にこれらメタン発酵ｐＨ依存性試験の
結果を述べる。図５は各種ＶＦＡのメタン発酵における
ｐＨと最高メタン生成速度との関係（ＣＯＤ換算，ｇＣ
ＯＤ／ｌ・日，ＮａＨＣＯ3添加量５ｇ／ｌ）を示すグラ
フであり、図６は各種ＶＦＡのメタン発酵におけるｐＨ
と最高ＶＦＡ分解速度の関係（ＣＯＤ換算，ｇＣＯＤ／
ｌ・日，ＮａＨＣＯ3添加量５ｇ／ｌ）を示すグラフであ
る。図５，図６から酢酸は酢酸以外のＶＦＡに比較して
メタン生成速度とＶＦＡ分解速度が高く、ｐＨを５まで
低下させても両速度の低下は緩やかであることが分か
る。
【００３７】プロピオン酸以外のＶＦＡは、ｐＨを６.
５から７.３に高めると分解速度が低下する傾向があ
り、酢酸以外のＶＦＡはｐＨを５.８から５.０に低下さ
せると、酢酸に比較して分解速度の低下が顕著であっ
た。ギ酸の分解速度もｐＨ５.０では顕著に低下した
が、非電離のギ酸はほとんど無視できるほど低いことを
考慮すると、ｐＨ５.０では水素イオン濃度の上昇によ
る阻害性によるものと考えられる。
【００３８】又、ｐＨ６.５と５.８の場合を比較する
と、ｐＨ５.８の方がメタン生成速度とＶＦＡ分解速度
が上昇している例（酢酸とギ酸）が見られることから、
このｐＨ６.５からｐＨ５.８の範囲では水素イオン濃度
の上昇によるメタン生成阻害作用は少ないものと考える
ことができる。
【００３９】一方図７は各種ＶＦＡを基質としたメタン
発酵ｐＨ依存性試験における非電離ＶＦＡとＶＦＡ分解
速度の関係を示すグラフであり、酢酸を基質とした場
合、非電離ＶＦＡ濃度が１５０（ｍｇ／ｌ）でもＶＦＡ
分解速度はｐＨ以外の条件が同じ場合のＶＦＡ分解速度
の最高値の８４％であることから、酢酸はプロピオン酸
やイソ酪酸に比較して非電離型の阻害性が低いものと考
えられる。
【００４０】酢酸と酢酸以外のＶＦＡの分解速度のｐＨ
依存性の相違とか非電離ＶＦＡの阻害性の相違はプロピ
オン酸などから水素を産生して酢酸を生成する作用があ
る水素産生酢酸生成菌の菌数が少なく、非電離ＶＦＡに
より阻害されやすいためと考えられる。
【００４１】次にＶＦＡ及び低級アルコールのメタン発
酵ｐＨ依存性試験において非電離ＶＦＡ濃度のメタン発
酵阻害性を明らかにするため、各種基質毎に最高メタン
発生速度あるいは最高ＶＦＡ分解速度が得られるｐＨと
期間を選択して、その期間における他のｐＨ条件下での
メタン発生速度とＶＦＡ分解速度との比を算出した。こ
の結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】表２のデータはｐＨ６.５とｐＨ５.８の場
合のみとした。表２において、メタン発生速度とＶＦＡ
分解速度との比が低いほどメタン生成の阻害性が強いも
のと考えられる。又、最高メタン生成速度と最高ＶＦＡ
分解速度はプロピオン酸以外はｐＨ６.５で記録した。
非電離ＶＦＡ、非電離プロピオン酸、酢酸以外の非電離
ＶＦＡなどは対象期間の始めと終わりの平均値して、非
電離ＶＦＡと酢酸以外の非電離ＶＦＡは酢酸換算濃度と
したのに対して、非電離プロピオン酸は酢酸換算を行っ
ていない。
【００４４】表２のデータを用いて非電離ＶＦＡ、非電
離プロピオン酸、酢酸以外の非電離ＶＦＡなどと〔メタ
ン生成速度〕／〔最高メタン生成速度〕及び〔ＶＦＡ分
解速度〕／〔最高ＶＦＡ分解速度〕の相関解析を行い、
相関係数と回帰式を求めた。その結果を表３，表４，表
５に示す。又、上記解析結果による相関関係の中で、特
に注目すべき関係を選んで図８，図９に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】ギ酸を除くＶＦＡを基質とした場合と酢酸
以外の非電離ＶＦＡと〔メタン生成速度〕／〔最高メタ
ン生成速度〕及び〔ＶＦＡ分解速度〕／〔最高ＶＦＡ分
解速度〕の相関は、それぞれ−０.９３０，−０.７５９
であり、非電離プロピオン酸（−０.８３４，−０.６９
２）や非電離ＶＦＡ（−０.０６３，−０.１１６）に比
較して負の相関が高くなっている。
【００４９】基質をＶＦＡと低級アルコールにした場合
においても〔メタン生成速度〕／〔最高メタン生成速
度〕との負の相関が比較的高いのは酢酸以外の非電離Ｖ
ＦＡ（相関係数−０.７３１）であった。一方、非電離
ＶＦＡは基質がＶＦＡのみの場合とＶＦＡと低級アルコ
ールの両者を合わせた場合でも相関係数が低かった。従
って非電離ＶＦＡの阻害性の強弱を評価する場合は、全
ＶＦＡやプロピオン酸のみの場合よりも酢酸以外のＶＦ
Ａを対象とした方が良いものと考えられる。
【００５０】酢酸以外の非電離ＶＦＡを阻害性の指標と
した場合、メタン生成速度が最高時の８０％及び５０％
に低下するのは、図８及び図９に示した濃度が夫々１５
〜２０、７０（ｍｇ／ｌ）の場合であった。実際にメタ
ン発酵を行う場合にはメタン生成速度が最高時の８０％
以下に低下しないように制御する必要があるので、酢酸
以外の非電離ＶＦＡ濃度を１５〜２０（ｍｇ／ｌ）以下
に抑制すればよい。
【００５１】そこで本実施例では、上記に述べた実験事
実に基づいて次の二つの具体的実施例に示すメタン発酵
方法を実現した。
【００５２】
【実施例】
〔実施例１〕図１は実施例１の制御を行うためのシステ
ム構成を示す。図中の１１はメタン発酵タンク、１２は
ｐＨ計、１３はＶＦＡ成分別測定器、１４は非電離ＶＦ
Ａ計算手段、１５は基質投入量制御手段である。
【００５３】図示したように実施例１ではメタン発酵タ
ンク１１にｐＨ計１２とＶＦＡ成分別測定器１３を設置
し、ｐＨ計１２によって液相ｐＨ値を測定するととも
に、ＶＦＡ成分別測定器１３によって酢酸以外の非電離
ＶＦＡ測定を行ってから非電離ＶＦＡ計算手段により非
電離ＶＦＡを求め、これを指標として、該非電離ＶＦＡ
濃度が１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えないように基質投
入量制御手段１５によりメタン発酵タンク１１への投入
基質量を制御する。
【００５４】具体的には酢酸以外の非電離ＶＦＡ濃度が
１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越える場合には、基質の投入
を停止するか、あるいは投入量を減らして、上記濃度が
１５〜２０（ｍｇ／ｌ）以下になるまで待つ。
【００５５】〔実施例２〕図２は実施例２の制御を行う
ためのシステム構成を示す。基本的な構成は図１と同一
であるため、同一の符号を付して表示してある。この実
施例２では前記実施例１における基質投入量制御手段１
５に代えて、ｐＨ制御手段１６を設けてある。
【００５６】そしてｐＨ計１２によりメタン発酵タンク
１１内の液相ｐＨを測定するとともにＶＦＡ成分別測定
器１３によって酢酸以外の非電離ＶＦＡの測定を行い、
非電離ＶＦＡ計算手段により非電離ＶＦＡを求め、これ
を指標として該非電離ＶＦＡ濃度が１５〜２０（ｍｇ／
ｌ）を越えないようにｐＨ制御手段１６によりｐＨを制
御する。ｐＨ制御方法としてはアルカリを添加したりガ
スを水洗浄して気相中のＣＯ2を除去して液相に揮散さ
せる方法がある。ｐＨが上昇すると、〔非電離ＶＦＡ〕
／〔全ＶＦＡ〕の比率が低下して、酢酸以外の非電離Ｖ
ＦＡ濃度も低下する。
【００５７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるメタン発酵制御方法は、メタン発酵タンクにｐＨ計
と揮発性有機酸の成分別測定器及び基質投入量制御手段
もしくはｐＨ制御手段を設けて、液相ｐＨ値の測定及び
成分別測定器によって酢酸以外の非電離揮発性有機酸の
測定を行ってから計算手段によって非電離の揮発性有機
酸濃度を求め、これを指標として該非電離揮発性有機酸
濃度が１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えないようにメタン
発酵タンクへの投入基質量を制御するかｐＨの制御を実
施することにより、システムフェイリュアー（異常発
酵）を早期に察知して、適切な対策をとることが可能と
なる。
【００５８】特に非電離揮発性有機酸のメタン発酵阻害
性に関して従来は統一見解がなかったが、本実施例によ
れば、揮発性有機酸と低級アルコールのメタン発酵ｐＨ
依存性試験の結果から非電離の酢酸は阻害性が弱く、酢
酸以外の非電離ＶＦＡの阻害性が強いことが判明したの
で、液相ｐＨと成分別ＶＦＡ濃度の測定結果から酢酸以
外の非電離ＶＦＡを算出し、これを指標とする基質投入
量又はｐＨの制御を実施することにより前記の問題点を
効率的に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるメタン発酵制御シ
ステムを示す概要図。
【図２】本発明の第２実施例にかかるメタン発酵制御シ
ステムを示す概要図。
【図３】本実施例にかかるメタン生成菌の培養に用いた
実験装置の概要図。
【図４】遊離酢酸（非電離）と酢酸イオン（電離）の存
在比率及びｐＨ依存性の関係を示すグラフ。
【図５】ＶＦＡのメタン発酵におけるｐＨと最高メタン
生成速度との関係を示すグラフ。
【図６】各種ＶＦＡのメタン発酵におけるｐＨと最高Ｖ
ＦＡ分解速度の関係を示すグラフ。
【図７】各種ＶＦＡを基質としたメタン発酵ｐＨ依存性
試験における非電離ＶＦＡとＶＦＡ分解速度の関係を示
すグラフ。
【図８】酢酸以外の非電離ＶＦＡと〔メタン生成速度〕
／〔最高メタン生成速度〕の相関を示すグラフ。
【図９】酢酸以外の非電離ＶＦＡと〔メタン生成速度〕
／〔最高メタン生成速度〕の相関を示すグラフ。
【符号の説明】
１…水槽 ２…投げ込みヒータ ３…細口ビン ４…支持棒 ５…紐 ６，１０…ガス導管 ７…洗気ビン ８…ガスホルダ ９…スケール １１…メタン発酵タンク １２…ｐＨ計 １３…ＶＦＡ成分別測定器 １４…非電離ＶＦＡ計算手段 １５…基質投入量制御手段 １６…ｐＨ制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メタン発酵タンクにｐＨ計と揮発性有機
    酸の成分別測定器及び基質投入量制御手段を設置して、
    液相ｐＨ値の測定及び成分別測定器によって酢酸以外の
    非電離揮発性有機酸の測定を行ってから計算手段によっ
    て非電離の揮発性有機酸濃度を求め、これを指標として
    該非電離揮発性有機酸濃度が１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を
    越えないようにメタン発酵タンクへの投入基質量を制御
    することを特徴とするメタン発酵制御方法。
  2. 【請求項２】 メタン発酵タンクにｐＨ計と揮発性有機
    酸の成分別測定器及びｐＨ制御手段を設置して、液相ｐ
    Ｈ値の測定及び成分別測定器によって酢酸以外の非電離
    揮発性有機酸の測定を行ってから計算手段によって非電
    離の揮発性有機酸濃度を求め、これを指標として該非電
    離揮発性有機酸濃度が１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えな
    いようにメタン発酵タンクのｐＨを制御することを特徴
    とするメタン発酵制御方法。
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